2012第三篇向量机2011.05.pdf

第三章 向量处理机 第一节 向量处理的基本概念 第二节 向量处理机的结构 第三节 向量处理方式 第四节 向量处理机性能 1、什么是向量机？用什么方式处理向量 能处理/专门处理向量问题的计算机 2、为什么需要向量机？ 大规模科学计算的需要 3、向量机就是只处理向量的计算机吗？ 可以同时处理标量和向量 第一节 向量处理的基本概念 一、向量机的产生 什么是向量处理 一个既有大小又有方向的量称为向量。 向量机：数据表达为向量的计算机（硬件） 特点：可进行标量、向量两种运算 产生：专业应用需求产生 基本思想 向量处理机的基本思想是把两个向量的对应 分量进行运算，产生一个结果向量。 ⎛... ... ... ⎞ ⎛... b1j ...⎞ ⎛ ⎞ ⎜a ... a ⎟⋅⎜... ... ...⎟ ⎜ c ⎟ ⎜ i1 in ⎟ ⎜... b ...⎟ ⎜ ij ⎟ ⎝... ... ... ⎠ ⎝ nj ⎠ ⎝ ⎠ c a b +a b +L+a b ij i1 1j i 2 2j in nj n i Km 1,2, , ∑a b ( ) ik kj k 1 j 1,2,K,p 标量处理机和向量处理机 标量处理机：只有标量数据表示和标量指令 系统的处理机称为标量处理机。 数据表示为标量 可以处理向量 向量处理机：同时具有标量数据表示和向 量数据表示；具有标量指令和向量指令两种 类型指令的处理机称为向量处理机。 如果A，B，C都是向量，各有N个元素，则一台 向量处理机能够完成如下运算： C＝A+B也可以表示成 绝大多数向量处理机采用流水线结构 20世纪80年代出现了以流水线运算部件为 基础的向量处理机。 计 算 速 度 可 达 100Mflops 乃 至 大 于 1000Mflops 与相同价格的串行处理机相比，它们的向量 运算吞吐量要高出1～2个数量级 只局限于那些可以转化为向量运算的问题 向量处理机具有效率高和适用性广的特点目 前已成为解决航天、气象、石油和军事等需 要高精度、高速度数值计算问题的领域 二、向量处理机的基本概念 1、什么是向量处理 一个既有大小又有方向的量称为向量。 先考察一个用FORTRAN语言编写的程序： DO 100 I=1，1000 100 B（I）= B（I）＋C（I） 对上述这个程序循环，在一般的标量 机器上可用以下的指令序列来实现： MOV CX，1 MOV BX，B数组的地址 MOV EX，C数组的地址 LOOP： MOV AX， [BX] ADD AX， [EX] MOV [BX]， AX INC BX INC EX